素人の質問ですいませんが教えて下さい。 B1.0×L1.0×H1.5mの桝に、最大0.10m3/sの水が流れ込む場合、溢れないようにするためにはどのくらいの径の穴が必要でしょうか。 穴の位置は底から0.15m上がりの位置です。
穴の形状にもよりますけど・・・・２０cm もあれば十分 （理想的な形状なら１４cmで可能）
溢れるか溢れないかは、出口側の排水管の能力で決まります。 管径が小さくても管の勾配がきつければ流れるし、大きくても緩ければ溢れる場合もある。 つまり、0.10m3/sに対する流量計算を行い、それで決まる管径分の穴とするのが、一番正確です。
流量計算はフリーソフトがたくさんありますので、トライしてみて下さい。
桝の内側寸法が幅B=1.00m、奥行きL=1.00m、高さH=1.50mで孔の位置は桝の側面で底から0.15mと理解して宜しいですか。 一般に孔の位置は孔の中心をとりますが、それで宜しければ、円形の孔ですと直径３０ｃｍより大きいものは採用出来ません。 汚泥、塵芥、土砂などが流れ込むことがあると越流します。 単純な孔でなくて、管水路で流す場合は下流の様子がわからないと計算できません。開水路で流す場合も下流の条件によっては流れが悪くなります。 ご質問の趣旨は単に桝の側面に円形の孔を開けた場合を想定しているのでしたら、計算は工業高校土木科の生徒でもできる簡単なものです。 土砂、塵芥など孔を詰まらせる物は流れないとして、単純に計算すると下記のようになりますが、検算はしておりませんので必ず計算をして確かめて下さい。
管内径 管中心と水面との落差 （最小値） （最大値） d(cm) H(m) 14.0 2.15 4.52 14.5 1.87 3.93 15.0 1.63 3.43 15.5 1.43 3.01 16.0 1.26 2.65 16.5 1.12 2.34 17.0 0.99 2.08 17.5 0.88 1.85 18.0 0.79 1.65 18.5 0.71 1.48 19.0 0.63 1.33 19.5 0.57 1.20 20.0 0.52 1.08
枡の水面と直径D[m]の円孔中心でのBernoulliの定理より、流速v[m/s]は、 v=(2*g*(H-0.15))^(1/2) となり、流量Q[m^3/s]は、 Q=(π/4)*D^2*v となり、2式から下式を得る。 (π/4)*D^2*(2*g*(H-0.15))^(1/2)=0.1 ここに、g:重力加速度=9.8m/s^2 よって、 D=2*(0.1/π)^(1/2)*(2*9.8*(1.5-0.15))^(-1/4)=0.157[m] となる。
単純にエネルギー方程式（理論：ベルヌーイの定理）を理想（現実にはありえない想定をする：たとえば水槽は無限大に大きくて流速が表面に達しないとか）状態で、頭の中だけで考えると、上の人書いた式が導き出されます。実際の流れはそのように流れることはありません。工学では現実に合致するように・・・といいますか実際の流れ方を注意深く観察して収縮係数とか流速係数などと呼ぶ係数を使って現実の流れ方になるべく整合するようにします。（合成して流量係数と呼ぶのが一般的です） また今回の水深と穴の大きさを考慮すると、穴の上下で１０％以上水深が異なり、適用すべき公式も異なります。（大型オリフィス：実際の所５％程度の差ですが） 枡も流量と比較して小さく（満水で１５秒の帯水時間：相当な流速がある）、流入形式（側面開水路、落し込み、水位内流入）によっては水面が安定するか不明です。
質問者が素人と宣言しているので、質問者に対しては理論的な言及をしても意味がありませんが、初学者を惑わせる回答には、きついコメントを付けざるを得ません。上記のような知識、見識で設計されたのではそれこそ・・・本当は想定できるのに、設計者の極個人的な無知による想定外の溢れが頻発します。
質問者さんへ 上記の理由で、流量係数と溢れの安全係数（余裕）を考慮すると２０cmは確保したいところですが、確実ではありません。
5378です。 いろいろな意見が出ているようですが・・・(^^；；；； 道路など土木設計の実務では、5378のように検討しています。
他の方の意見はどういうお立場からのものかはわかりませんが、 質問者さんの計画しているのが土木構造物であるのであれば、 これでよいと思うのですが、いかがでしょうか。
5385です。 質問者が素人と宣言されていて、質問に不備な点があるので回答もいろいろ出てくると思います。枡からの流出を、穴と記載している部分がそのまま穴（オリフィス）なのか、配管様のものなのかで全く回答は変わります。 流出が配管様ならば5378は当然ながらある意味常識的な回答です。ただ実際定常状態として流れるかは不明だと思います。 溢れるという状態を、越流すると捉えるのか、跳ね水も含めて枡内から外部に逃さないことを求めているとすれば、流出量も重要ですが、跳水や飛散水の検討も必要になります。つまり、水位が枡の上面と同じ高さの場合、極わずかな流れの荒れによっても水が越流するわけです。5385でも述べているように、実際の設計では実験式の適用範囲や経験から余裕や安全率を考慮します。学校卒業したばかりの未経験者が課題として計算するなら、まあ仕方がない回答でしょうが、実際の土木構造物としてオープンの枡で作られたら、非常識極まりない施設になります。蓋を密閉式にするなどの方法もありますが（溢れると記載しているので、日本語の常識的な用法では通常開放と考えます）その類の回答ならば、穴などあけずに「水を流さなければ溢れません」の類も回答になってしまいます。 流入経路に言及がありませんから、最悪の状況を考慮して検討するのが設計です。頭の中で自分に都合のよい条件だけ満足させても、実際には使い物にならない（危険なまたは仕様や使用条件を満たさない）施設になる場合が多いのです。
だれがタコマを堕としたか 古い本ですが読まれると宜しいかと
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コメント
#5377 Re: 桝における流入と放流について
穴の形状にもよりますけど・・・・２０cm もあれば十分
（理想的な形状なら１４cmで可能）
#5378 Re: 桝における流入と放流について
溢れるか溢れないかは、出口側の排水管の能力で決まります。
管径が小さくても管の勾配がきつければ流れるし、大きくても緩ければ溢れる場合もある。
つまり、0.10m3/sに対する流量計算を行い、それで決まる管径分の穴とするのが、一番正確です。
流量計算はフリーソフトがたくさんありますので、トライしてみて下さい。
#5379 Re: 桝における流入と放流について
桝の内側寸法が幅B=1.00m、奥行きL=1.00m、高さH=1.50mで孔の位置は桝の側面で底から0.15mと理解して宜しいですか。
一般に孔の位置は孔の中心をとりますが、それで宜しければ、円形の孔ですと直径３０ｃｍより大きいものは採用出来ません。
汚泥、塵芥、土砂などが流れ込むことがあると越流します。
単純な孔でなくて、管水路で流す場合は下流の様子がわからないと計算できません。開水路で流す場合も下流の条件によっては流れが悪くなります。
ご質問の趣旨は単に桝の側面に円形の孔を開けた場合を想定しているのでしたら、計算は工業高校土木科の生徒でもできる簡単なものです。
土砂、塵芥など孔を詰まらせる物は流れないとして、単純に計算すると下記のようになりますが、検算はしておりませんので必ず計算をして確かめて下さい。
管内径 管中心と水面との落差
（最小値） （最大値）
d(cm) H(m)
14.0 2.15 4.52
14.5 1.87 3.93
15.0 1.63 3.43
15.5 1.43 3.01
16.0 1.26 2.65
16.5 1.12 2.34
17.0 0.99 2.08
17.5 0.88 1.85
18.0 0.79 1.65
18.5 0.71 1.48
19.0 0.63 1.33
19.5 0.57 1.20
20.0 0.52 1.08
#5384 Re: 桝における流入と放流について
枡の水面と直径D[m]の円孔中心でのBernoulliの定理より、流速v[m/s]は、
v=(2*g*(H-0.15))^(1/2)
となり、流量Q[m^3/s]は、
Q=(π/4)*D^2*v
となり、2式から下式を得る。
(π/4)*D^2*(2*g*(H-0.15))^(1/2)=0.1
ここに、g:重力加速度=9.8m/s^2
よって、
D=2*(0.1/π)^(1/2)*(2*9.8*(1.5-0.15))^(-1/4)=0.157[m]
となる。
#5385 後からご覧になる方が迷わないようにコメント
単純にエネルギー方程式（理論：ベルヌーイの定理）を理想（現実にはありえない想定をする：たとえば水槽は無限大に大きくて流速が表面に達しないとか）状態で、頭の中だけで考えると、上の人書いた式が導き出されます。実際の流れはそのように流れることはありません。工学では現実に合致するように・・・といいますか実際の流れ方を注意深く観察して収縮係数とか流速係数などと呼ぶ係数を使って現実の流れ方になるべく整合するようにします。（合成して流量係数と呼ぶのが一般的です）
また今回の水深と穴の大きさを考慮すると、穴の上下で１０％以上水深が異なり、適用すべき公式も異なります。（大型オリフィス：実際の所５％程度の差ですが）
枡も流量と比較して小さく（満水で１５秒の帯水時間：相当な流速がある）、流入形式（側面開水路、落し込み、水位内流入）によっては水面が安定するか不明です。
質問者が素人と宣言しているので、質問者に対しては理論的な言及をしても意味がありませんが、初学者を惑わせる回答には、きついコメントを付けざるを得ません。上記のような知識、見識で設計されたのではそれこそ・・・本当は想定できるのに、設計者の極個人的な無知による想定外の溢れが頻発します。
質問者さんへ
上記の理由で、流量係数と溢れの安全係数（余裕）を考慮すると２０cmは確保したいところですが、確実ではありません。
#5386 Re: 桝における流入と放流について
5378です。
いろいろな意見が出ているようですが・・・(^^；；；；
道路など土木設計の実務では、5378のように検討しています。
他の方の意見はどういうお立場からのものかはわかりませんが、
質問者さんの計画しているのが土木構造物であるのであれば、
これでよいと思うのですが、いかがでしょうか。
#5388 Re: 桝における流入と放流について
5385です。
質問者が素人と宣言されていて、質問に不備な点があるので回答もいろいろ出てくると思います。枡からの流出を、穴と記載している部分がそのまま穴（オリフィス）なのか、配管様のものなのかで全く回答は変わります。
流出が配管様ならば5378は当然ながらある意味常識的な回答です。ただ実際定常状態として流れるかは不明だと思います。
溢れるという状態を、越流すると捉えるのか、跳ね水も含めて枡内から外部に逃さないことを求めているとすれば、流出量も重要ですが、跳水や飛散水の検討も必要になります。つまり、水位が枡の上面と同じ高さの場合、極わずかな流れの荒れによっても水が越流するわけです。5385でも述べているように、実際の設計では実験式の適用範囲や経験から余裕や安全率を考慮します。学校卒業したばかりの未経験者が課題として計算するなら、まあ仕方がない回答でしょうが、実際の土木構造物としてオープンの枡で作られたら、非常識極まりない施設になります。蓋を密閉式にするなどの方法もありますが（溢れると記載しているので、日本語の常識的な用法では通常開放と考えます）その類の回答ならば、穴などあけずに「水を流さなければ溢れません」の類も回答になってしまいます。
流入経路に言及がありませんから、最悪の状況を考慮して検討するのが設計です。頭の中で自分に都合のよい条件だけ満足させても、実際には使い物にならない（危険なまたは仕様や使用条件を満たさない）施設になる場合が多いのです。
だれがタコマを堕としたか 古い本ですが読まれると宜しいかと